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短程硝化-厌氧氨氧化组合工艺对氨淋洗液的处理效果

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环境工程学报 2020年第11期14卷 2989-2998页

作者：张蕾孙宏佶牟英东张博大连海洋大学环境工程系大连116023 杜克大学普莱特工程学院德罕姆27708美国

为证明短程硝化-厌氧氨氧化组合工艺处理氨淋洗液的可行性,采用生物滴滤池(BTF)进行氨淋洗液的短程硝化,然后利用厌氧氨氧化上流式厌氧污泥床(UASB)对淋洗液进行脱氮处理。结果表明:当氨浓度为0.03~0.31 mg·L-1时,80%以上的氨被淋洗至... 详细信息

为证明短程硝化-厌氧氨氧化组合工艺处理氨淋洗液的可行性,采用生物滴滤池(BTF)进行氨淋洗液的短程硝化,然后利用厌氧氨氧化上流式厌氧污泥床(UASB)对淋洗液进行脱氮处理。结果表明:当氨浓度为0.03~0.31 mg·L-1时,80%以上的氨被淋洗至液相,淋洗液中28%~84%的氮素可通过后续厌氧氨氧化过程被去除;在低、高氨负荷(0.072~0.72 kg·(m3·d)-1)时,BTF均可实现对氨淋洗液的短程硝化,证明亚硝酸的积累与氨负荷无明显关系;利用淋洗液中游离氨、游离亚硝酸对氨氧化细菌和亚硝酸氧化细菌的抑制作用以及O2传质的限制作用实现短程硝化。保证短程硝化BTF中亚硝酸积累、氨吸收效果、氨生物转化效率的最佳回流比为1∶2。上述研究结果可为采用短程硝化-厌氧氨氧化组合工艺处理氨淋洗液提供参考。

关键词：短程硝化厌氧氨氧化生物滴滤池氨淋洗液

稀土Er(Ⅲ)对短程硝化性能的影响及其抑制动力学特性

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化工进展 2023年第3期42卷 1659-1668页

作者：李芸崔楠熊星星黄志远王东亮许丹李军李泽兵东华理工大学核资源与环境国家重点实验室江西南昌330013 东华理工大学水资源与环境工程学院江西南昌330013 北京工业大学建筑工程学院北京100124

研究了重稀土元素铒[Er(Ⅲ)]对短程硝化工艺的短期和长期脱氮效能影响,并进行了相关动力学分析。短期实验表明,0~10mg/L的Er(Ⅲ)对AOB菌活性呈现促进作用,20~60mg/L的Er(Ⅲ)对AOB菌活性呈现轻度抑制,80~120mg/L的Er(Ⅲ)则对AOB菌活性呈... 详细信息

研究了重稀土元素铒[Er(Ⅲ)]对短程硝化工艺的短期和长期脱氮效能影响,并进行了相关动力学分析。短期实验表明,0~10mg/L的Er(Ⅲ)对AOB菌活性呈现促进作用,20~60mg/L的Er(Ⅲ)对AOB菌活性呈现轻度抑制,80~120mg/L的Er(Ⅲ)则对AOB菌活性呈现重度抑制。AOB菌会吸附大量Er(Ⅲ),在进水Er(Ⅲ)浓度低于60mg/L时,Er(Ⅲ)去除率均大于90%,高于60mg/L后Er(Ⅲ)去除率逐渐降低。ICP-MS和EDS分析结果表明,Er(Ⅲ)可被AOB菌胞外吸附和胞内摄取,其中又以胞外吸附为主。分别采用Vadivelu模型、Hellinga模型、Michaelis-Menten模型和Hill模型对实验结果进行拟合,结果表明通过分段拟合(0~60mg/L和60~120mg/L) Hill模型能较好的描述Er(Ⅲ)对AOB菌的抑制动力学过程,拟合得到的R2分别为0.9879和0.9999,最大基质去除速率qmax(ΔSNPR)分别为2.59mg/(g·h)和7.15mg/(g·h)。长期试验表明,10mg/L的Er(Ⅲ)将使短程硝化系统性能逐渐消失,停止添加Er(Ⅲ)后,反应系统性能也不能恢复。

关键词：稀土影响铒短程硝化动力学模型拟合

A^(2)/O-BAF工艺短程硝化模式下反硝化除磷效能

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化工进展 2023年第2期42卷 1089-1097页

作者：吴新波党鸿钟马娇严渊曾天续李维维张国珍陈永志甘肃省黄河水环境重点实验室甘肃兰州730070 兰州交通大学环境与市政工程学院甘肃兰州730070 甘肃省污水处理行业技术中心甘肃兰州730070 甘肃省轻工研究院有限责任公司甘肃兰州730070

采用厌氧/缺氧/好氧-曝气生物滤池(A^(2)/O-BAF)工艺处理低C/N城市污水,研究硝化液回流比为0、50%、100%、150%和200%时该工艺脱氮除磷效能。结果表明,在A^(2)/O中控制污泥龄(SRT)为15d,水力停留时间(HRT)为10h,好氧段溶解氧(DO)为2.0mg... 详细信息

采用厌氧/缺氧/好氧-曝气生物滤池(A^(2)/O-BAF)工艺处理低C/N城市污水,研究硝化液回流比为0、50%、100%、150%和200%时该工艺脱氮除磷效能。结果表明,在A^(2)/O中控制污泥龄(SRT)为15d,水力停留时间(HRT)为10h,好氧段溶解氧(DO)为2.0mg/L;BAF中控制HRT为3h、好氧/缺氧曝停时间比为50min∶10min以及硝化液回流比R=200%的条件下,进水COD、TN、NH_(4)^(+)-N和PO_(4)^(3-)-P的浓度分别为232.61mg/L、53.99mg/L、52.20mg/L和5.54mg/L,系统出水中COD、TN、NH_(4)^(+)-N和PO_(4)^(3-)-P的浓度分别为34.11mg/L、12.44mg/L、1.01mg/L和0.34mg/L,亚硝积累率(Ni AR)高达95.20%。出水NO_(2)^(-)-N回流至A^(2)/O缺氧段后,缺氧段出水的PO_(4)^(3-)-P含量下降至2.68mg/L,反硝化除磷(DPR)对系统PO_(4)^(3-)-P的去除贡献达75.42%。批次试验表明,A^(2)/O反应器中的除磷菌在厌氧120min后释磷量达到36.35mg/L,缺氧条件下以NO_(2)^(-)-N为电子受体的反应中吸磷量为26.28mg/L,吸磷率为72.30%,以NO_(2)^(-)-N为电子受体的反硝化除磷菌(DPB)占总除磷菌的72.91%。

关键词：厌氧/缺氧/好氧-曝气生物滤池短程硝化反硝化除磷硝化液回流比脱氮除磷

短程硝化-厌氧氨氧化工艺处理实际餐厨垃圾厌氧消化液的性能研究

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短程硝化-厌氧氨氧化工艺处理实际餐厨垃圾厌氧消化液的性能研究

作者：张文康中国矿业大学

学位级别：硕士

餐厨垃圾厌氧消化液具有氨氮浓度高、C/N较低等特点,工程上常采用以传统硝化-反硝化生物脱氮系统为核心的工艺处理该废水,但经常面临着反硝化过程中有机碳源不足的问题。而以氨氮作为电子供体、亚硝态氮作为电子受体进行脱氮的新型生物... 详细信息

餐厨垃圾厌氧消化液具有氨氮浓度高、C/N较低等特点,工程上常采用以传统硝化-反硝化生物脱氮系统为核心的工艺处理该废水,但经常面临着反硝化过程中有机碳源不足的问题。而以氨氮作为电子供体、亚硝态氮作为电子受体进行脱氮的新型生物脱氮技术——厌氧氨氧化技术在低C/N废水处理脱氮中具有明显优势,但目前关于厌氧氨氧化技术处理实际餐厨垃圾厌氧消化液性能的研究还未多见。鉴于此,本文利用序批式活性污泥法(Sequencing Batch Reactor,SBR)反应器和升流式厌氧污泥床(Up-flow Anaerobic Sludge Bed,UASB)反应器,构建短程硝化-厌氧氨氧化组合工艺系统,用于实际餐厨垃圾厌氧消化液的处理,探究部分硝化控制策略,考察系统的整体脱氮性能,结合系统微生物群落结构解析,探讨其作用机制,以期为厌氧氨氧化技术在实际工程中的应用提供一定技术支撑。通过研究,本论文获得的主要研究结论如下:(1)SBR反应器的短程硝化启动及控制过程研究表明,在系统温度为35℃,通过间歇曝气的方式,控制溶解氧(DO)浓度为1.5-2.2mg/L,运行时间达到36d时,反应器实现短程硝化且出水亚硝态氮累积率(NAR)达到82.01%,硝态氮累积率(NAAR)在1-2%内波动;进一步调控DO浓度降低到0.5-1.0mg/L,反应器在运行时间达到140d时实现稳定的部分短程硝化,且反应器出水NH-N与NO-N之比稳定在1.2～1.4之间,出水p H稳定在7.33-8.24范围内,满足厌氧氨氧化系统的进水要求。且对稳定期间单个完整运行周期指标进行检测发现,随着运行时间的增大,反应器内物质的转换速率基本保持稳定,说明系统稳定性较强。(2)UASB反应器在耦合阶段的72d内脱氮性能整体呈现先降低后升高的趋势,原因是初始阶段部分微生物受高浓度COD胁迫而被淘汰,导致系统脱氮性能下降,而随着反应器的运行,系统内耐COD胁迫菌种大量繁殖因此脱氮性能上升,当反应器运行至72d时,系统氨氮去除率(ARR)、容积氮去除率(NRE)达到了94%、96%。此外,根据反应器出水硝态氮的变化,推测系统中存在反硝化作用。(3)SBR反应器中,门水平微生物优势菌种种群丰度除放线菌门(Actinobacteriota)变化不大,变形菌门(Proteobacteria)、厚壁菌门(Firmicutes)、拟杆菌门(Bacteroidota)和绿弯菌门(Chloroflexi)均有所降低,此外,在运行稳定期异常球菌-栖热菌门(Deinococcota)丰度较接种初期明显增大,该菌门中许多菌属能够起到不完全的反硝化作用,有利于反应器出水NO-N的积累。属水平微生物优势菌属为Trichococcus以及Trupera,其中Trichococcus丰度随运行时间的增长而逐渐降低,Trupera属则呈现明显的上升趋势且最终丰度达到21.18%,Trupera可能是反应器实现稳定短程硝化的关键菌属。此外,反应器内norank＿f＿＿norank＿o＿＿SBR1031菌属丰度明显逐渐增大,该菌属对于短程硝化起着重要的作用。同时在稳定期,反应器内还检测出了典型的AOB菌Nitrosomonas丰度为1.00%。(4)UASB反应器中,门水平微生物优势菌属浮霉菌门(Planctomyatota)种群丰度从耦合初期的78.25%逐渐降低到21.13%,原因可能是多数浮霉菌门中的菌受进水高浓度的COD胁迫而被淘汰。绿弯菌门(Chloroflexi)种群丰度由10.93%提高到52.09%。变形菌门(Proteobacteria)种群丰度由6.18%提高到15.06%,该菌门含有大量反硝化菌,印证了反应器内存在反硝化脱氮过程。属水平优势菌属为unclassified＿f＿Brocadiaceae、norank＿f＿norank＿o＿SBR1031,其中,unclassified＿f＿Brocadiaceae菌属的种群丰度由75.39%降低为13.91%,而norank＿f＿norank＿o＿SBR1031的种群丰度由10.93%增长到了52.09%。此外,Candidatus＿Kuenenia菌属的丰度由耦合初期的2.30%增长到了4.78%。unclassified＿c＿Gammaproteobacteria菌属丰度由1.39%上升到了5.83%。该论文有图38幅,表14个,参考文献109篇。

关键词：短程硝化厌氧氨氧化餐厨垃圾厌氧消化液脱氮性能微生物群落

短程硝化-厌氧氨氧化工艺控制方法与机理分析

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工业水处理 2021年第10期41卷 36-43页

作者：赵杰俊刘祖文蔡晓媛张大超江西理工大学资源与环境工程学院江西省矿冶环境污染控制重点实验室江西赣州341000 江西零真生态环境集团有限公司赣州市矿山生态修复技术创新中心江西赣州341000

短程硝化-厌氧氨氧化工艺作为一种新型自养生物脱氮技术,在处理氨氮浓度高、碳氮比低的废水方面具有极大的经济优势。目前对于该工艺的启动方式以及高效稳定运行所需要控制的条件尚未进行很好的总结。基于此,对短程硝化-厌氧氨氧化工艺... 详细信息

短程硝化-厌氧氨氧化工艺作为一种新型自养生物脱氮技术,在处理氨氮浓度高、碳氮比低的废水方面具有极大的经济优势。目前对于该工艺的启动方式以及高效稳定运行所需要控制的条件尚未进行很好的总结。基于此,对短程硝化-厌氧氨氧化工艺的影响因素、控制与启动进行了机理分析与总结,并对污泥菌群的生化过程进行了阐述,以期为后续开发更加稳定高效的短程硝化-厌氧氨氧化自养生物脱氮新技术提供理论参考。

关键词：短程硝化厌氧氨氧化自养脱氮微生物特性

中试MBBR反应器启动CANON工艺及其短程硝化

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环境科学 2020年第3期41卷 1393-1400页

作者：付昆明杨宗玥廖敏辉靳怡然张晓航北京建筑大学环境与能源工程学院城市雨水系统与水环境省部共建教育部重点实验室中-荷污水处理技术研发中心北京100044

采用150 L的移动床生物膜(MBBR)反应器,控制温度为28℃,以无机高氨氮(平均浓度350 mg·L^-1)废水为原水,启动全程自养脱氮(CANON)工艺,同时,取其中絮状污泥至5L的SBR反应器中,维持进水NH+4-N浓度为90~200 mg·L^-1,共同进行短程硝化恢... 详细信息

采用150 L的移动床生物膜(MBBR)反应器,控制温度为28℃,以无机高氨氮(平均浓度350 mg·L^-1)废水为原水,启动全程自养脱氮(CANON)工艺,同时,取其中絮状污泥至5L的SBR反应器中,维持进水NH+4-N浓度为90~200 mg·L^-1,共同进行短程硝化恢复研究.结果表明,MBBR反应器中,HRT平均为12 h时,短程硝化与TN去除率互相制约,TN去除率平均为38.2%,δNO3^--N/TN值平均为0.274,当HRT降至6h后,δNO3^--N/TN值由0.347下降至0.146;SBR反应器通过间歇曝气,分别维持曝气与停曝时间为30 min与20 min,好氧过程中DO浓度为0.5~0.6 mg·L^-1,且每周期末FNA浓度高于0.18 mg·L^-1时, 12 d后系统内NAR由0增长至99.2%,NUR从24.8 mg·(g·h)^-1降至0,TN去除率则由13%降至3%,成功由全程硝化转变为短程硝化;高通量测序结果显示:MBBR反应器中Candidatus Kuenenia在絮状污泥和生物膜中的相对丰度分别为7.91%及17.38%,Nitrosomonas在二者中分别占27.43%和2.55%,Nitrospira则在二者中占0.30%和0.28%;SBR反应器恢复短程硝化后,AOB与ANAMMOX丰度分别下降至1.18%和0.01%,Nitrospira的相对丰度则上升至1.39%.

关键词：全程自养脱氮(CANON) 短程硝化间歇曝气移动床生物膜反应器(MBBR) 游离氨

短程硝化/厌氧氨氧化生物膜系统处理多源有机固废厌氧沼液研究

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短程硝化/厌氧氨氧化生物膜系统处理多源有机固废厌氧沼液研究

作者：单玺昌华中科技大学

学位级别：硕士

随着经济的高速发展和人民生活水平的持续提高,我国餐厨垃圾、剩余污泥等有机固体废弃物的产量逐年攀升。厌氧消化是有机固废处理的常用工艺,但会产生大量的高氨氮、低C/N比的厌氧沼液,如不有效处理,会给水体带来严重的污染,特别是氮超... 详细信息

随着经济的高速发展和人民生活水平的持续提高,我国餐厨垃圾、剩余污泥等有机固体废弃物的产量逐年攀升。厌氧消化是有机固废处理的常用工艺,但会产生大量的高氨氮、低C/N比的厌氧沼液,如不有效处理,会给水体带来严重的污染,特别是氮超标造成的水体富营养化。短程硝化/厌氧氨氧化工艺具有脱氮效率高、无需外加碳源等优势,适合用于处理厌氧沼液。但当有机固废成分来源复杂时,其厌氧沼液水质会更加复杂多变,在采用短程硝化/厌氧氨氧化系统对其处理时,系统的脱氮性能可能会受到有机固废成分的影响。因此,本研究采用短程硝化/厌氧氨氧化生物膜系统处理不同配比有机固废厌氧沼液,探究不同沼液条件下系统的脱氮效果和有机物成分的变化,并对生物膜特性以及微生物种群结构进行分析;同时在稳定处理厌氧沼液的基础上,进一步探究沼液中盐度对厌氧氨氧化生物膜系统的影响,为该工艺在多源有机固废厌氧沼液的高效脱氮应用中提供理论指导和技术支持。对于不同配比的沼液,短程硝化系统都可以稳定运行,亚硝累积率达到90%以上,但厌氧氨氧化生物膜系统会受到实际沼液水质的影响。随着餐厨垃圾中不断添加剩余活性污泥,其厌氧沼液中有机物成分变得更加复杂,且大多数难以在厌氧氨氧化生物膜系统中得到降解;系统中的反硝化作用逐渐增强,出水氨氮浓度呈现升高趋势,但出水亚硝态氮浓度始终低于10 mg/L,总氮去除率基本维持在90%左右。投加不同配比沼液后,生物膜的胞外聚合物明显上升,然后略微下降,但血红素C(Heme C)含量呈现先下降再上升、而后又下降的现象,且在处理5%沼液时含量最高(达到12.18μmol/g-VSS)。沼液的添加提高了厌氧氨氧化生物膜系统的微生物多样性,也对微生物种群结构产生了较大影响。其中Candidatus＿Kuenenia的相对丰度随沼液水质的变化从9.02%(种泥样本)骤降至1.92%(处理全餐厨垃圾沼液样本),中间出现小幅度波动后,最后降至1.26%(处理10%厌氧沼液样本),而Candidatus＿Brocadia的相对丰度在所有样本中均低于0.14%。此外,Denitratisoma和Thauera的相对丰度分别从9.10%和5.64%骤降至1.20%和0.08%,而Truepera的相对丰度随沼液水质变化持续升高,从0.07%上升到6.52%。有机固废厌氧沼液中含有较高的盐度,盐度不直接参与系统中的反应,但对厌氧氨氧化生物膜系统的脱氮性能产生了一定的抑制作用。随着沼液中盐度的增加,厌氧氨氧化生物膜系统内微生物活性逐渐受到抑制,当盐度达到2000±200 mg/L时,8 h反应后系统的总氮去除率下降到74.2%,但延长反应时间到10 h时可以将总氮去除率提高到85%左右。高通量测序分析发现,系统中厌氧氨氧化菌和部分反硝化菌会受到高盐度的抑制。随着盐度的增加,生物膜上Candidatus＿Kuenenia的相对丰度从0.56%提高到1.39%,又降低到0.25%,而Candidatus＿Brocadia相对丰度一直低于0.1%。Denitratisoma和Thauera也受到盐度的影响,在高盐度环境两者的相对丰度一直较低(低于0.7%),但Truepera相对丰度从2.07%逐渐上升到5.05%,表明其更适合在高盐度沼液中生存。

关键词：厌氧氨氧化短程硝化沼液有机物种群结构

短程硝化过程中硝化速率与N_2O产生速率的关系

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化工学报 2015年第11期66卷 4652-4660页

作者：刘越李鹏章彭永臻北京工业大学北京市水质科学与水环境恢复工程重点实验室北京市污水脱氮除磷处理与过程控制工程技术研究中心北京100124

N2O是3种主要的温室气体之一,污水的生物脱氮过程是N2O产生的一个主要人为来源。通过对不同条件下生活污水短程硝化过程中N2O的产生情况进行研究,考察了短程硝化过程中硝化速率(AOR)与N2O产生速率(N2OR)之间的关系。结果表明:随着DO水... 详细信息

N2O是3种主要的温室气体之一,污水的生物脱氮过程是N2O产生的一个主要人为来源。通过对不同条件下生活污水短程硝化过程中N2O的产生情况进行研究,考察了短程硝化过程中硝化速率(AOR)与N2O产生速率(N2OR)之间的关系。结果表明:随着DO水平的提高,AOR逐渐上升,N2OR则呈现先增加后减少的趋势;最大N2OR出现在DO为0.6 mg·L-1时,为1.29 mg N2O-N·(g MLVSS)-1·h-1。低DO水平下AOR的提高会引起N2OR的增加;但高DO水平下较高的AOR不一定产生较多的N2O。不同条件下,N2O的产生途径不同,引起N2OR的变化。在DO较低时,N2O的产生以NH2OH/NOH途径为主,AOR的提高会促进N2O产生;随着DO的增加,N2O的产生途径主要为AOB的有氧反硝化作用,此时较高的DO水平会对这一反应造成抑制,虽然反应过程中AOR较高,但N2OR处于较低水平。

关键词：短程硝化硝化速率 N2O产生速率温室气体环境数值分析

Type 0092丝状菌污泥微膨胀在短程硝化中的实现

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环境科学 2019年第8期40卷 3722-3729页

作者：高春娣安冉韩徽张娜任浩赵楠焦二龙彭永臻北京工业大学环境与能源工程学院城镇污水深度处理与资源化利用技术国家工程实验室北京100124 北京排水集团北京100037

利用Type 0092丝状菌不易引发污泥恶性膨胀的特点,本实验采用实际生活污水,以SBR反应器接种短程硝化污泥,考察了短程硝化状态下启动Type 0092丝状菌污泥微膨胀的特性,研究了系统启动与维持期间的污泥沉降性能、亚硝酸盐积累率(NAR)、污... 详细信息

利用Type 0092丝状菌不易引发污泥恶性膨胀的特点,本实验采用实际生活污水,以SBR反应器接种短程硝化污泥,考察了短程硝化状态下启动Type 0092丝状菌污泥微膨胀的特性,研究了系统启动与维持期间的污泥沉降性能、亚硝酸盐积累率(NAR)、污染物去除特性以及污泥菌群结构变化情况.结果表明控制DO为0. 3~0. 8 mg·L^-1,F/M(以COD/MLSS计)=0. 24 kg·(kg·d)^-1,按照交替缺氧/好氧模式运行(单周期3次,缺氧∶好氧=20 min∶60 min),能够启动Type 0092丝状菌污泥微膨胀与短程硝化耦合,系统SVI值维持在180 m L·g^-1左右,NAR一直维持在99%左右,COD和TN去除率能够分别提高约13%和5%,相较于传统全程硝化非微膨胀状态曝气量能节省约62. 5%.当交替缺氧/好氧模式变为单周期交替6次,缺氧∶好氧=10 min∶30 min,亚硝酸盐氧化菌(NOB)的活性会恢复,使短程硝化被破坏;低溶解氧、交替缺氧/好氧、低负荷是实现Type 0092丝状菌污泥微膨胀的关键因素,当负荷(以COD/MLSS计)大于0. 25 kg·(kg·d)^-1时,仅靠低溶解氧和间歇曝气无法维持污泥微膨胀状态.

关键词：节能低溶解氧缺好氧交替 Type 0092丝状菌污泥微膨胀短程硝化